2. 1次元ポテンシャル
V(x)=∞ (x<0)
V(x)=0 (0 ≦ x≦ a)
V(x)=∞ (a<x)
の中にある量子力学的な質量 m の粒子について,以下の問いに答えよ.ただし,a を正の定数とする.
(1) この系のエネルギー固有値を求めよ.
(2) 前小問 (1) で得られたエネルギー固有値に対応する規格化されたエネルギー固有関数を求めよ.
(3) 各エネルギー固有状態に対して,粒子の位置 x の期待値 ⟨x⟩ を求めよ.
(4) 各エネルギー固有状態に対して,粒子の位置の分散 ⟨(x − ⟨x⟩)^2⟩ を求めよ.
(5) 系が波動関数
φ(x)=0 (x<0)
φ(x)=(√(30/a^5))x(x-a) (0 ≦ x≦ a)
φ(x)=0 (a<x)
で表される状態にあるとき,この系が各エネルギー固有状態に属する確率を求めよ.
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